Šta je indukovana struja? Izrada lekcije "Faradayevi eksperimenti. Elektromagnetna indukcija". Laboratorijski rad "Istraživanje fenomena elektromagnetne indukcije"
Pojava u provodniku EMF indukcije
Ako ga stavite u provodnik i pomerite tako da tokom svog kretanja pređe linije polja sile, tada će se pojaviti provodnik koji se zove indukcioni emf.
EMF indukcije će se pojaviti u vodiču čak i ako sam provodnik ostane nepomičan, a magnetsko polje se kreće, prelazeći provodnik svojim linijama sile.
Ako je provodnik u kojem se inducira indukcijski EMF zatvori za bilo koji vanjski krug, tada će pod djelovanjem ovog EMF-a struja teći kroz kolo, tzv. indukciona struja.
Fenomen EMF indukcije u provodniku kada ga presecaju linije magnetskog polja naziva se elektromagnetna indukcija.
Elektromagnetna indukcija je obrnuti proces, odnosno pretvaranje mehaničke energije u električnu.
Fenomen elektromagnetna indukcija pronađeno najšira primena u . Uređaj različitih električnih mašina zasniva se na njegovoj upotrebi.
Veličina i smjer indukcijske emf
Razmotrimo sada kolika će biti veličina i smjer EMF inducirane u provodniku.
Veličina EMF indukcije zavisi od broja linija sile koje prelaze provodnik u jedinici vremena, odnosno od brzine provodnika u polju.
Veličina inducirane emf direktno ovisi o brzini provodnika u magnetskom polju.
Veličina indukovane emf zavisi i od dužine onog dela provodnika koji je presečen linijama polja. Što veći dio provodnika presecaju linije polja, to je veći EMF induciran u vodiču. I, konačno, što je jače magnetsko polje, tj. što je veća njegova indukcija, to se veća EMF javlja u vodiču koji prelazi ovo polje.
dakle, veličina EMF indukcije koja se javlja u vodiču kada se kreće u magnetskom polju direktno je proporcionalna indukciji magnetskog polja, dužini provodnika i brzini njegovog kretanja.
Ova zavisnost je izražena formulom E = Blv,
gdje je E emf indukcije; B - magnetna indukcija; I - dužina provodnika; v - brzina provodnika.
To se mora čvrsto zapamtiti u provodniku koji se kreće u magnetskom polju, EMF indukcije nastaje samo ako se ovaj provodnik preseca linijama magnetnog polja. Ako se provodnik kreće duž linija sile, tj. ne križa se, već, takoreći, klizi duž njih, tada se u njemu ne inducira EMF. Prema tome, gornja formula vrijedi samo kada se provodnik kreće okomito na magnet linije sile polja.
Smjer inducirane emf (kao i struja u vodiču) ovisi o tome u kojem smjeru se provodnik kreće. Za određivanje smjera inducirane emf postoji pravilo desna ruka.
Ako dlan svoje desne ruke držite tako da uključuje magnetske linije sile polja, i savijene thumb bi ukazivalo na smjer kretanja provodnika, zatim bi ispružena četiri prsta pokazivala smjer induciranog EMF-a i smjer struje u provodniku.
Pravilo desne ruke
EMF indukcije u zavojnici
Već smo rekli da je za stvaranje EMF indukcije u vodiču potrebno pomjeriti ili sam provodnik ili magnetsko polje u magnetskom polju. U oba slučaja, provodnik mora biti ukršten linijama magnetnog polja, inače EMF neće biti indukovana. Indukovana EMF, a time i indukovana struja, može se dobiti ne samo u ravnom provodniku, već iu provodniku namotanom u zavojnicu.
Prilikom kretanja unutar trajnog magneta, u njemu se inducira EMF zbog činjenice da magnetni tok magneta prelazi zavoje zavojnice, odnosno na potpuno isti način kao što je bio kada se pravolinijski provodnik kretao u polju magnet.
Ako se magnet polako spušta u zavojnicu, tada će emf koji nastaje u njemu biti toliko mali da strelica uređaja možda neće ni odstupiti. Ako se, naprotiv, magnet brzo unese u zavojnicu, tada će otklon strelice biti velik. To znači da veličina induciranog EMF-a, a time i jačina struje u zavojnici, ovisi o brzini magneta, odnosno o tome koliko brzo linije polja prelaze zavoje zavojnice. Ako sada naizmjenično uvodimo u zavojnicu istom brzinom, prvo jak magnet, a zatim slab, onda možemo vidjeti da će kod jakog magneta strelica uređaja odstupiti za veći ugao. znači, veličina inducirane emf, a time i jačina struje u zavojnici, ovisi o veličini magnetskog fluksa magneta.
I, konačno, ako se isti magnet uvede istom brzinom, prvo u zavojnicu s veliki broj okretaja, a zatim sa mnogo manjim, tada će u prvom slučaju strelica uređaja odstupiti za veći ugao nego u drugom. To znači da veličina inducirane EMF, a time i jačina struje u zavojnici, ovisi o broju njegovih zavoja. Isti rezultati se mogu dobiti ako se umjesto trajnog magneta koristi elektromagnet.
Smjer EMF indukcije u zavojnici ovisi o smjeru kretanja magneta. Kako odrediti smjer EMF indukcije, kaže zakon koji je ustanovio E. X. Lenz.
Lenzov zakon za elektromagnetnu indukciju
Svaka promjena magnetskog fluksa unutar zavojnice je praćena pojavom indukcijske EMF u njoj, a što se brže mijenja magnetni tok koji prodire u zavojnicu, to je veći EMF induciran u njemu.
Ako je zavojnica u kojoj se stvara indukcijski EMF zatvorena za vanjski krug, tada kroz njegove zavoje teče indukcijska struja, stvarajući magnetsko polje oko vodiča, zbog čega se zavojnica pretvara u solenoid. Ispada na takav način da promjenjivo vanjsko magnetsko polje uzrokuje indukcijsku struju u zavojnici, koja zauzvrat stvara svoje magnetsko polje oko zavojnice - strujno polje.
Proučavajući ovaj fenomen, E. X. Lenz je ustanovio zakon koji određuje smjer indukcijske struje u zavojnici, a samim tim i smjer indukcijske EMF. Indukciona emf koja se javlja u zavojnici kada se magnetski tok u njemu mijenja stvara struju u zavojnici u takvom smjeru da magnetski tok zavojnice stvoren ovom strujom sprječava promjenu stranog magnetskog fluksa.
Lenzov zakon vrijedi za sve slučajeve indukcije struje u provodnicima, bez obzira na oblik provodnika i na to kako se postiže promjena vanjskog magnetskog polja.
Kada se trajni magnet pomiče u odnosu na žičanu zavojnicu pričvršćenu na terminale galvanometra, ili kada se zavojnica pomiče u odnosu na magnet, javlja se indukcijska struja.
Indukcijske struje u masivnim provodnicima
Promjenjivi magnetni tok može inducirati EMF ne samo u zavojima zavojnice, već iu masivnim metalnim provodnicima. Prodirući u debljinu masivnog vodiča, magnetni tok inducira EMF u njemu, što stvara indukcijske struje. Ovi takozvani se šire duž masivnog provodnika iu njemu su kratko spojeni.
Jezgra transformatora, magnetska kola raznih električnih mašina i aparata su samo oni masivni provodnici koji se zagrijavaju indukcijskim strujama koje u njima nastaju. Ova pojava je nepoželjna, stoga, kako bi se smanjila veličina indukcijskih struja, dijelovi električnih strojeva i jezgra transformatora nisu napravljeni masivnim, već se sastoje od tankih listova izoliranih jedan od drugog papirom ili slojem izolacijskog laka. Zbog toga je blokiran put širenja vrtložnih struja duž mase vodiča.
Ali ponekad se u praksi vrtložne struje koriste i kao korisne struje. Upotreba ovih struja zasniva se, na primjer, na radu takozvanih magnetnih prigušivača pokretnih dijelova električnih mjernih instrumenata.
Na slici je prikazan smjer induktivne struje koja se javlja u kratkospojenoj zavojnici žice kada se zavojnica pomiče u odnosu na nju.magnet. Molimo naznačite koja je od sljedećih tvrdnji tačna, a koja koji su pogrešni.
A. Magnet i zavojnica se privlače jedan prema drugom.
B. Unutar zavojnice, magnetsko polje indukcijske struje je usmjereno prema gore.
B. Unutar zavojnice, linije magnetske indukcije polja magneta su usmjerene prema gore.
D. Magnet se uklanja sa zavojnice.
2. Koji su referentni okviri inercijalni i neinercijalni? Navedite primjere.
3. Koje je svojstvo tijela koje se zove inercija? Koja je vrijednost inercije?
4. Kakav je odnos između masa tijela i modula ubrzanja koje primaju u interakciji?
5. Šta je snaga i kako se karakteriše?
6. Izjava 2. Newtonovog zakona? Šta je matematička notacija?
7. Kako je Njutnov 2. zakon formulisan u impulsivnom obliku? Njegov matematički zapis?
8. Koliko je 1 Njutn?
9. Kako se tijelo kreće ako se na njega primjenjuje sila konstantne veličine i smjera? Koji je smjer ubrzanja uzrokovanog silom koja djeluje na njega?
10. Kako se određuje rezultanta sila?
11. Kako je formulisan i zapisan Njutnov 3. zakon?
12. Kako su usmjerena ubrzanja tijela u interakciji?
13. Navedite primjere manifestacije Njutnovog 3. zakona.
14. Koje su granice primjenjivosti svih Newtonovih zakona?
15. Zašto Zemlju možemo smatrati inercijskim referentnim okvirom ako se kreće centripetalnim ubrzanjem?
16. Šta je deformacija, koje vrste deformacija poznajete?
17. Koja sila se naziva sila elastičnosti? Kakva je priroda ove sile?
18. Koje su karakteristike elastične sile?
19. Kako je usmjerena elastična sila (sila reakcije oslonca, sila zatezanja niti?)
20. Kako je Hukov zakon formulisan i napisan? Koje su granice njegove primjenjivosti? Nacrtajte graf koji ilustruje Hookeov zakon.
21. Kako je formulisan i zapisan zakon univerzalne gravitacije, kada je primjenjiv?
22. Opišite eksperimente za određivanje vrijednosti gravitacijske konstante?
23. Šta je gravitaciona konstanta, šta je njena fizičko značenje?
24. Da li rad gravitacione sile zavisi od oblika putanje? Koliki je rad gravitacije u zatvorenoj petlji?
25. Da li rad elastične sile zavisi od oblika putanje?
26. Šta znaš o gravitaciji?
27. Kako se računa ubrzanje slobodan pad na Zemlji i drugim planetama?
28. Koja je prva kosmička brzina? Kako se izračunava?
29. Šta se zove slobodni pad? Da li ubrzanje slobodnog pada zavisi od mase tela?
30. Opišite iskustvo Galilea Galileija, dokazujući da sva tijela u vakuumu padaju istim ubrzanjem.
31. Koja sila se naziva sila trenja? Vrste sila trenja?
32. Kako se izračunava sila trenja klizanja i kotrljanja?
33. Kada nastaje statička sila trenja? Čemu je to jednako?
34. Da li sila trenja klizanja zavisi od površine dodirnih površina?
35. Od kojih parametara zavisi sila trenja klizanja?
36. Šta određuje silu otpora kretanju tijela u tečnostima i gasovima?
37. Šta se zove tjelesna težina? Koja je razlika između težine tijela i sile teže koja djeluje na tijelo?
38. U kom slučaju je težina tijela brojčano jednaka modulu gravitacije?
39. Šta je bestežinsko stanje? Šta je preopterećenje?
40. Kako izračunati težinu tijela za vrijeme njegovog ubrzanog kretanja? Da li se težina tijela mijenja ako se ubrzano kreće duž fiksne horizontalne ravni?
41. Kako se mijenja težina tijela kada se kreće duž konveksnog i konkavnog dijela kružnice?
42. Koji je algoritam za rješavanje zadataka kada se tijelo kreće pod djelovanjem više sila?
43. Koja sila se naziva Arhimedova sila ili sila uzgona? Od kojih parametara zavisi ova sila?
44. Koje formule se mogu koristiti za izračunavanje Arhimedove sile?
45. Pod kojim uslovima telo u tečnosti pluta, tone, pluta?
46. Kako dubina uranjanja u tečnost plutajućeg tijela zavisi od njegove gustine?
47. Zašto Baloni ispunjen vodonikom, helijumom ili vrućim zrakom?
48. Objasniti uticaj rotacije Zemlje oko svoje ose na vrednost ubrzanja slobodnog pada.
49. Kako se mijenja vrijednost gravitacije pri: a) uklanjanju tijela sa površine Zemlje, B) kada se tijelo kreće duž meridijana, paralelno
električno kolo?
3. Koje je fizičko značenje EMF-a? Definirajte volt.
4. Povežite se na kratko vrijeme voltmetar sa izvorom električne energije, poštujući polaritet. Uporedite njegova očitanja sa proračunom na osnovu rezultata eksperimenta.
5. Šta određuje napon na stezaljkama izvora struje?
6. Koristeći rezultate mjerenja, odrediti napon na vanjskom kolu (ako je rad obavljen metodom I), otpor vanjskog kola (ako je rad obavljen metodom II).
6 pitanje u proračunu gniježđenja
Pomozi mi molim te!1. Pod kojim uslovima se javljaju sile trenja?
2. Šta određuje modul i smjer sile statičkog trenja?
3. U kojim granicama se sila statičkog trenja može promijeniti?
4. Koja sila daje ubrzanje automobilu ili lokomotivi?
5. Može li sila trenja klizanja povećati brzinu tijela?
6. Koja je glavna razlika između sile otpora u tekućinama i plinovima i sile trenja između dva čvrsta tela?
7. Navedite primjere korisnih i štetno dejstvo sile trenja svih vrsta
Odnos između električnog i magnetnog polja uočen je veoma dugo. Ovu vezu je u 19. veku otkrio engleski fizičar Faradej i dao joj ime. Pojavljuje se u trenutku kada magnetni tok prodire u površinu zatvorenog kola. Nakon što dođe do promjene magnetskog toka na određeno vrijeme, u ovom krugu se pojavljuje električna struja.
Odnos elektromagnetne indukcije i magnetskog fluksa
Suština magnetnog fluksa je prikazana dobro poznatom formulom: F = BS cos α. U njemu je F magnetski tok, S je površina konture (površine), B je vektor magnetske indukcije. Ugao α nastaje zbog smjera vektora magnetske indukcije i normale na površinu konture. Iz toga slijedi da će magnetni tok dostići maksimalni prag pri cos α = 1, a minimalni prag pri cos α = 0.
U drugoj varijanti vektor B će biti okomit na normalu. Ispada da linije protoka ne prelaze konturu, već samo klize duž njene ravni. Stoga će karakteristike biti određene linijama vektora B koje sijeku površinu konture. Za izračun, Weber se koristi kao mjerna jedinica: 1 wb = 1v x 1s (volt-sekunda). Druga, manja jedinica mjere je maxwell (µs). To je: 1 wb \u003d 108 μs, odnosno 1 μs \u003d 10-8 wb.
Za Faradayeva istraživanja korištene su dvije žičane spirale, izolirane jedna od druge i postavljene na drvenu zavojnicu. Jedan od njih je bio spojen na izvor energije, a drugi na galvanometar dizajniran za snimanje malih struja. U tom trenutku, kada se sklop originalne spirale zatvorio i otvorio, u drugom krugu je strelica mjernog uređaja skrenula.
Provođenje istraživanja o fenomenu indukcije
U prvoj seriji eksperimenata, Michael Faraday ubacio je magnetiziranu metalnu šipku u zavojnicu povezanu sa strujom, a zatim je izvukao (sl. 1, 2).
1 
2 
Kada se magnet stavi u zavojnicu spojenu na mjerni uređaj, induktivna struja počinje teći u kolu. Ako se magnetna šipka ukloni sa zavojnice, indukcijska struja se i dalje pojavljuje, ali je njen smjer već obrnut. Shodno tome, parametri indukcijske struje će se mijenjati u smjeru šipke i ovisno o polu s kojim je postavljena u zavojnicu. Na snagu struje utiče brzina kretanja magneta.
U drugoj seriji eksperimenata potvrđena je pojava u kojoj promjenjiva struja u jednoj zavojnici uzrokuje indukcijsku struju u drugoj zavojnici (sl. 3, 4, 5). To se dešava u momentima zatvaranja i otvaranja strujnog kruga. Smjer struje ovisit će o tome da li se električni krug zatvara ili otvara. Osim toga, ove radnje nisu ništa drugo do načini za promjenu magnetskog toka. Kada je krug zatvoren, on će se povećati, a kada se otvori, smanjit će se, istovremeno prodirući u prvu zavojnicu.
3 
4 
5 
Kao rezultat eksperimenata, ustanovljeno je da je pojava električne struje unutar zatvorenog provodnog kola moguća samo kada su stavljeni u naizmjenično magnetsko polje. U isto vrijeme, tok se može promijeniti u vremenu na bilo koji način.
Električna struja koja se javlja pod uticajem elektromagnetne indukcije naziva se indukcija, iako to neće biti struja u konvencionalnom smislu. Kada je zatvoreno kolo u magnetskom polju, generira se EMF s točnom vrijednošću, a ne struja ovisno o različitim otporima.
Ovaj fenomen se naziva EMF indukcije, što se odražava formulom: Eind = - ∆F / ∆t. Njegova vrijednost se poklapa sa brzinom promjene magnetskog fluksa koji prodire u površinu zatvorene petlje, uzeta iz negativnu vrijednost. Minus prisutan u ovom izrazu je odraz Lenzovog pravila.
Lenzovo pravilo za magnetni fluks
Poznato pravilo izvedeno je nizom studija 30-ih godina 19. vijeka. Formulisan je na sledeći način:
Smjer indukcijske struje, pobuđen u zatvorenom kolu promjenjivim magnetskim fluksom, utječe na magnetsko polje koje stvara na način da ono zauzvrat stvara prepreku magnetskom toku, uzrokujući pojavu indukciona struja.
Kada se magnetni fluks povećava, odnosno postaje F > 0, a indukcijski EMF se smanjuje i postaje Eind< 0, в результате этого появляется электроток с такой направленностью, при которой под влиянием его магнитного поля происходит изменение потока в сторону уменьшения при его прохождении через плоскость замкнутого контура.
Ako se protok smanji, tada se javlja obrnuti proces kada F< 0 и Еинд >0, odnosno djelovanjem magnetskog polja indukcijske struje, dolazi do povećanja magnetskog fluksa koji prolazi kroz krug.
Fizičko značenje Lenzovog pravila je da odražava zakon održanja energije, kada kada se jedna količina smanjuje, druga se povećava, i obrnuto, kada se jedna količina povećava, druga će se smanjiti. Na indukcionu emf utiču i različiti faktori. Kada se u zavojnicu naizmjenično umetne jak i slab magnet, uređaj će u prvom slučaju pokazati višu vrijednost, a u drugom nižu vrijednost. Ista stvar se dešava kada se brzina magneta promeni.
Slika ispod pokazuje kako se smjer indukcijske struje određuje korištenjem Lenzovog pravila. Plava boja odgovara linijama sile magnetnih polja indukcijske struje i trajnog magneta. Nalaze se u pravcu sjever-jug polova koji su prisutni u svakom magnetu.
Promjenjivi magnetni tok dovodi do pojave induktivne električne struje čiji smjer izaziva suprotstavljanje njenog magnetnog polja, što sprječava promjene magnetskog fluksa. S tim u vezi, linije sile magnetskog polja zavojnice su usmjerene u smjeru suprotnom od linija sile stalnog magneta, budući da se njegovo kretanje događa u smjeru ove zavojnice.
Za određivanje smjera struje koristi se desni navoj. Mora se zašrafiti na takav način da se smjer njegovog kretanja naprijed poklapa sa smjerom indukcijskih linija zavojnice. U tom slučaju će se pravci indukcijske struje i rotacija ručke cilindra poklopiti.
Kao što smo već saznali, struja sposobne da generišu magnetna polja. Postavlja se pitanje: može li magnetsko polje uzrokovati pojavu električne struje? Ovaj problem je riješio engleski fizičar Michael Faraday, koji je otkrio fenomen elektromagnetne indukcije 1831. Namotani provodnik se zatvara na galvanometru (slika 3.19). Ako se trajni magnet ugura u zavojnicu, galvanometar će pokazati prisutnost struje za cijeli vremenski period dok se magnet kreće u odnosu na zavojnicu. Kada se magnet izvuče iz zavojnice, galvanometar pokazuje prisutnost struje u suprotnom smjeru. Promjena smjera struje nastaje kada se promijeni uvlačni ili uvlačni pol magneta.
Slični rezultati primijećeni su pri zamjeni trajnog magneta elektromagnetom (zavojnica sa strujom). Ako su oba namota nepomično fiksirana, ali je vrijednost struje promijenjena u jednoj od njih, tada se u ovom trenutku opaža indukcijska struja u drugoj zavojnici.
FENOMEN ELEKTROMAGNETNE INDUKCIJE sastoji se u nastanku elektromotorne sile (emf) indukcije u provodnom kolu, kroz koje se mijenja fluks vektora magnetske indukcije. Ako je krug zatvoren, tada u njemu nastaje indukcijska struja.
Otkriće fenomena elektromagnetne indukcije:
1) pokazao odnos između električnih i magnetsko polje ;
2) predloženo način generisanja električne struje pomoću magnetnog polja.
Glavna svojstva indukcijske struje:
1. Indukcijska struja se uvijek javlja kada dođe do promjene u fluksu magnetske indukcije spojene na kolo.
2. Jačina indukcione struje ne zavisi od načina promene fluksa magnetne indukcije, već je određena samo brzinom njene promene.
Faradejevi eksperimenti su otkrili da je veličina elektromotorne sile indukcije proporcionalna brzini promjene magnetnog fluksa koji prodire u kolo provodnika (Faradayev zakon elektromagnetne indukcije)
Ili , (3.46)
gdje je (dF) promjena fluksa tokom vremena (dt). MAGNETSKI FLUX ili TOK MAGNETNE INDUKCIJE naziva se vrijednost, koja se utvrđuje na osnovu sljedeće relacije: ( magnetni tok kroz površinu S): F=VScosα, (3.45), ugao a je ugao između normale na razmatranu površinu i pravca vektora indukcije magnetnog polja
jedinica magnetnog fluksa u SI sistemu se zove weber- [Wb \u003d Tl × m 2].
Znak "-" u formuli znači da je emf. indukcija izaziva indukcijsku struju, čije magnetsko polje suprotstavlja svaku promjenu magnetskog fluksa, tj. na >0 e.m.f. indukcija e AND<0 и наоборот.
emf indukcija se mjeri u voltima
Da bi se pronašao smjer indukcijske struje, postoji Lenzovo pravilo (pravilo je ustanovljeno 1833.): indukcijska struja ima takav smjer da magnetsko polje koje stvara teži da kompenzira promjenu magnetskog fluksa koji je uzrokovao ovu indukcijsku struju. .
Na primjer, ako gurnete sjeverni pol magneta u zavojnicu, odnosno povećate magnetni tok kroz njegove zavoje, indukcijska struja nastaje u zavojnici u takvom smjeru da se sjeverni pol pojavljuje na kraju zavojnice najbliže na magnet (slika 3.20). Dakle, magnetsko polje indukcijske struje ima tendenciju da neutralizira promjenu magnetskog fluksa koji ju je uzrokovao.
Ne samo da naizmjenično magnetsko polje stvara indukcijsku struju u zatvorenom vodiču, već i kada se zatvoreni provodnik dužine l kreće u konstantnom magnetskom polju (B) brzinom v, u vodiču nastaje emf:
a (B Ùv) (3.47)
kao što već znate, elektromotorna sila u lancu je rezultat vanjskih sila. Kada se provodnik pomera u magnetnom polju, uloga vanjskih sila izvodi Lorencova sila(koji djeluje sa strane magnetskog polja na pokretni električni naboj). Pod djelovanjem ove sile dolazi do razdvajanja naboja i na krajevima vodiča nastaje razlika potencijala. emf indukcija u provodniku je rad kretanja jediničnih naelektrisanja duž provodnika.
Smjer indukcijske struje može se definisati prema pravilu desne ruke:Vektor B ulazi u dlan, odvedeni palac se poklapa sa smjerom brzine provodnika, a 4 prsta pokazuju smjer indukcijske struje.
Dakle, promjenjivo magnetsko polje uzrokuje pojavu induciranog električno polje. To ne potencijalno(za razliku od elektrostatičkog), jer Posao pomicanjem jednog pozitivnog naboja jednak emf. indukcija, ne nula.
Takva polja se nazivaju vortex. Linije sile vrtloga električno polje - zaključani u sebe za razliku od linija napetosti elektrostatičko polje.
emf indukcija se javlja ne samo u susjednim provodnicima, već iu samom vodiču kada se promijeni magnetsko polje struje koja teče kroz provodnik. Pojava Emf. u bilo kom provodniku, kada se u njemu promeni jačina struje (dakle, magnetni tok u provodniku) naziva se samoindukcija, a struja indukovana u ovom provodniku je struja samoindukcije.
Struja u zatvorenom kolu stvara magnetno polje u okolnom prostoru čija je jačina proporcionalna jačini struje I. Stoga je magnetni tok F koji prodire u kolo proporcionalan jačini struje u kolu.
F=L×I, (3.48).
L je koeficijent proporcionalnosti, koji se naziva koeficijent samoindukcije ili, jednostavno, induktivnost. Induktivnost zavisi od veličine i oblika kola, kao i od magnetne permeabilnosti medija koji okružuje kolo.
U tom smislu, induktivnost kola - analogni električni kapacitet usamljenog vodiča, koji također zavisi samo od oblika vodiča, njegovih dimenzija i permitivnosti medija.
Jedinica induktivnosti je henry (H): 1H - induktivnost takvog kruga, čiji je magnetni tok samoindukcije pri struji od 1A 1Wb (1Hn = 1Wb / A = 1V s / A).
Ako je L=const, onda emf. samoindukcija se može predstaviti u sljedećem obliku:
, ili 
, (3.49)
gdje je DI (dI) promjena struje u kolu koje sadrži induktor (ili kolo) L, tokom vremena Dt (dt). Znak "-" u ovom izrazu znači da je emf. samoindukcija sprječava promjenu struje (tj. ako se struja u zatvorenom kolu smanji, tada emf samoindukcije dovodi do struje u istom smjeru i obrnuto).
Jedna od manifestacija elektromagnetne indukcije je pojava zatvorenih indukcijskih struja u kontinuiranim vodljivim medijima: metalnim tijelima, otopinama elektrolita, biološkim organima itd. Takve struje se nazivaju vrtložnim strujama ili Foucaultovim strujama. Ove struje nastaju kada se provodno tijelo kreće u magnetskom polju i/ili kada se indukcija polja u koje se nalaze tijela mijenja s vremenom. Jačina Foucaultovih struja zavisi od električnog otpora tijela, kao i od brzine promjene magnetnog polja.
Foucaultove struje također se pokoravaju Lenzovom pravilu : njihovo magnetsko polje je usmjereno tako da se suprotstavi promjeni magnetnog fluksa koji inducira vrtložne struje.
Zbog toga se masivni provodnici usporavaju u magnetskom polju. U električnim mašinama, kako bi se smanjio učinak Foucaultovih struja, jezgre transformatora i magnetna kola električnih strojeva sastavljaju se od tankih ploča izoliranih jedna od druge posebnim lakom ili skalom.
Vrtložne struje uzrokuju snažno zagrijavanje vodiča. Joule toplina koju stvaraju Foucaultove struje, korišteno u indukcijskim metalurškim pećima za topljenje metala, prema Joule-Lenzovom zakonu.
Teme USE kodifikatora Ključne riječi: fenomen elektromagnetne indukcije, magnetni fluks, Faradejev zakon elektromagnetne indukcije, Lenzovo pravilo.
Oerstedov eksperiment je pokazao da električna struja stvara magnetno polje u okolnom prostoru. Michael Faraday došao je na ideju da bi mogao postojati suprotan efekat: magnetsko polje, zauzvrat, stvara električnu struju.
Drugim riječima, neka postoji zatvoreni provodnik u magnetskom polju; Zar u ovom provodniku neće biti električne struje pod uticajem magnetnog polja?
Nakon deset godina traženja i eksperimentiranja, Faraday je konačno uspio otkriti ovaj efekat. Godine 1831. postavio je sljedeće eksperimente.
1. Dva namotaja su namotana na istu drvenu podlogu; zavoji druge zavojnice položeni su između zavoja prvog i izolirani. Izlazi prve zavojnice su spojeni na izvor struje, izlazi druge zavojnice su spojeni na galvanometar (galvanometar je osjetljiv uređaj za mjerenje malih struja). Tako su dobijena dva kola: "izvor struje - prvi kalem" i "drugi kalem - galvanometar".
Nije bilo električnog kontakta između strujnih kola, samo je magnetno polje prve zavojnice prodrlo u drugu zavojnicu.
Kada je sklop prvog namotaja bio zatvoren, galvanometar je zabilježio kratak i slab strujni impuls u drugom namotu.
Kada je jednosmjerna struja tekla kroz prvi kalem, u drugom namotu nije nastala struja.
Kada je krug prvog namotaja bio otvoren, u drugom se opet pojavio kratak i slab strujni impuls, ali ovaj put u suprotnom smjeru u odnosu na struju pri zatvaranju kola.
Zaključak.
Vremenski promjenjivo magnetsko polje prve zavojnice stvara (ili, kako kažu, indukuje) električna struja u drugoj zavojnici. Ova struja se zove indukcijskom strujom.
Ako se magnetsko polje prve zavojnice poveća (u trenutku kada struja raste kada je krug zatvoren), tada indukcijska struja u drugom zavojnici teče u jednom smjeru.
Ako se magnetsko polje prve zavojnice smanji (u trenutku kada se struja smanji kada se krug otvori), tada indukcijska struja u drugoj zavojnici teče u drugom smjeru.
Ako se magnetsko polje prve zavojnice ne promijeni (konstantna struja kroz nju), onda u drugoj zavojnici nema indukcijske struje.
Faraday je nazvao otkriveni fenomen elektromagnetna indukcija(tj. "indukcija elektriciteta magnetizmom").
2. Za potvrdu pretpostavke da se indukciona struja stvara varijable magnetnog polja, Faraday je pomicao zavojnice jedan u odnosu na drugi. Kolo prve zavojnice je cijelo vrijeme ostalo zatvoreno, kroz njega je tekla jednosmjerna struja, ali se zbog pomicanja (približavanja ili uklanjanja) drugi namotaj našao u naizmjeničnom magnetskom polju prve zavojnice.
Galvanometar je ponovo zabilježio struju u drugoj zavojnici. Indukcijska struja imala je jedan smjer kada su se zavojnice približile, a drugi - kada su uklonjene. U ovom slučaju, jačina indukcijske struje je bila veća, što su se zavojnice brže kretale.
3. Prvi kalem je zamijenjen trajnim magnetom. Kada je magnet uveden u drugu zavojnicu, nastala je indukcijska struja. Kada je magnet izvučen, struja se ponovo pojavila, ali u drugom smjeru. I opet, jačina indukcijske struje bila je veća, što se magnet brže kretao.
Ovi i kasniji eksperimenti su pokazali da se indukcijska struja u provodnom kolu javlja u svim onim slučajevima kada se promijeni "broj linija" magnetskog polja koje prodire u kolo. Jačina indukcijske struje je veća, što se brže mijenja ovaj broj linija. Smjer struje bit će jedan s povećanjem broja vodova kroz krug, a drugi - sa smanjenjem njih.
Izvanredno je da je za veličinu jačine struje u datom kolu važna samo brzina promjene broja linija. Šta se tačno dešava u ovom slučaju ne igra ulogu - da li se samo polje, prodirući kroz fiksnu konturu, menja ili se kontura pomera iz oblasti sa jednom gustinom linija u oblast sa drugom gustinom.
Ovo je suština zakona elektromagnetne indukcije. Ali da biste napisali formulu i izvršili proračune, morate jasno formalizirati nejasan koncept "broja polja polja kroz konturu".
magnetni fluks
Koncept magnetskog fluksa je samo karakteristika broja linija magnetnog polja koje prodiru u kolo.
Radi jednostavnosti, ograničavamo se na slučaj uniformnog magnetnog polja. Razmotrimo konturu područja koje se nalazi u magnetskom polju sa indukcijom.
Prvo, neka magnetno polje bude okomito na ravan konture (slika 1).
Rice. jedan.
U ovom slučaju, magnetski tok se određuje vrlo jednostavno - kao proizvod indukcije magnetskog polja i površine kruga:
(1)
Sada razmotrite opšti slučaj kada vektor formira ugao sa normalom na ravan konture (slika 2).
Rice. 2.
Vidimo da sada samo okomita komponenta vektora magnetske indukcije "teče" kroz kolo (a komponenta koja je paralelna krugu ne "teče" kroz njega). Prema tome, prema formuli (1), imamo . Ali, stoga
(2)
Ovo je opća definicija magnetskog fluksa u slučaju jednolikog magnetskog polja. Imajte na umu da ako je vektor paralelan sa ravninom konture (tj. ), tada magnetni fluks postaje nula.
I kako odrediti magnetni tok ako polje nije jednolično? Hajde da damo ideju. Konturna površina je podijeljena na vrlo veliki broj vrlo malih područja, unutar kojih se polje može smatrati homogenim. Za svaku lokaciju izračunavamo vlastiti mali magnetni tok koristeći formulu (2), a zatim sumiramo sve ove magnetne fluksove.
Jedinica magnetnog fluksa je weber(Wb). kao što vidimo,
Wb \u003d Tl m \u003d V s. (3)
Zašto magnetni tok karakterizira "broj linija" magnetnog polja koje prodire u kolo? Veoma jednostavno. "Broj linija" je određen njihovom gustinom (a time i vrijednošću - uostalom, što je veća indukcija, to su linije deblje) i "efikasnom" površinom prožetom poljem (a to nije ništa više od ). Ali množitelji samo formiraju magnetni tok!
Sada možemo dati jasniju definiciju fenomena elektromagnetne indukcije koji je otkrio Faraday.
Elektromagnetna indukcija- ovo je fenomen pojave električne struje u zatvorenom provodnom kolu kada se promijeni magnetni tok koji prodire u kolo.
EMF indukcija
Koji je mehanizam nastanka indukcijske struje? O tome ćemo razgovarati kasnije. Za sada je jedno jasno: kada se magnetni tok koji prolazi kroz kolo promijeni, neke sile djeluju na slobodna naelektrisanja u kolu - spoljne sile koje izazivaju pomeranje naboja.
Kao što znamo, rad vanjskih sila za pomicanje jediničnog pozitivnog naboja oko kola naziva se elektromotorna sila (EMF):. U našem slučaju, kada se magnetski tok kroz kolo promijeni, naziva se odgovarajući EMF EMF indukcija i označava se.
dakle, EMF indukcije je rad vanjskih sila koje nastaju kada se magnetni tok kroz strujno kolo promijeni kako bi pomjerio jedinični pozitivan naboj oko kruga.
Uskoro ćemo saznati prirodu vanjskih sila koje u ovom slučaju nastaju u krugu.
Faradejev zakon elektromagnetne indukcije
Pokazalo se da je jačina indukcijske struje u Faradayevim eksperimentima veća, što se brže mijenjao magnetni tok kroz krug.
Ako je za kratko vrijeme promjena magnetskog fluksa , tada brzina promjena magnetnog fluksa je razlomak (ili, ekvivalentno, derivacija magnetnog fluksa u odnosu na vrijeme).
Eksperimenti su pokazali da je jačina indukcijske struje direktno proporcionalna modulu brzine promjene magnetskog fluksa:
Modul je instaliran kako za sada ne bi kontaktirao negativne vrijednosti (na kraju krajeva, kada se magnetski tok smanji, bit će ). Kasnije ćemo ukloniti ovaj modul.
Iz Ohmovog zakona za kompletan lanac istovremeno imamo: . Stoga je emf indukcije direktno proporcionalna brzini promjene magnetskog fluksa:
(4)
EMF se mjeri u voltima. Ali brzina promjene magnetnog fluksa se također mjeri u voltima! Zaista, iz (3) vidimo da je Wb / s = V. Dakle, mjerne jedinice oba dijela proporcionalnosti (4) su iste, pa je koeficijent proporcionalnosti bezdimenzionalna veličina. U SI sistemu se pretpostavlja da je jednako jedan i dobijamo:
(5)
To je ono što je zakon elektromagnetne indukcije ili Faradejev zakon. Hajde da mu damo verbalnu formulaciju.
Faradejev zakon elektromagnetne indukcije. Kada se magnetski fluks koji prodire u kolo promijeni, u ovom krugu nastaje indukcijska emf, jednaka modulu brzine promjene magnetskog fluksa.
Lenzovo pravilo
Magnetni tok, čija promjena dovodi do pojave indukcijske struje u kolu, nazvat ćemo vanjski magnetni tok. I samo magnetsko polje, koje stvara ovaj magnetni tok, nazvat ćemo spoljašnje magnetno polje.
Zašto su nam potrebni ovi uslovi? Činjenica je da indukcijska struja koja se javlja u krugu stvara vlastitu vlastiti magnetsko polje koje se, prema principu superpozicije, dodaje vanjskom magnetskom polju.
U skladu s tim, zajedno sa vanjskim magnetskim fluksom, vlastiti magnetni tok koji stvara magnetsko polje indukcijske struje.
Ispostavilo se da su ova dva magnetna toka - vlastiti i vanjski - međusobno povezani na strogo definiran način.
Lenzovo pravilo. Indukcijska struja uvijek ima takav smjer da vlastiti magnetni tok sprječava promjenu vanjskog magnetskog fluksa.
Lenzovo pravilo vam omogućava da pronađete smjer indukcijske struje u bilo kojoj situaciji.
Razmotrite neke primjere primjene Lenzovog pravila.
Pretpostavimo da je u strujno kolo probijeno magnetsko polje, koje se vremenom povećava (slika (3)). Na primjer, magnet približavamo konturi odozdo, čiji je sjeverni pol u ovom slučaju usmjeren prema gore, na konturu.
Magnetski tok kroz kolo se povećava. Indukcijska struja će imati takav smjer da magnetni tok koji stvara sprječava povećanje vanjskog magnetskog fluksa. Da biste to učinili, magnetsko polje stvoreno indukcijskom strujom mora biti usmjereno protiv spoljašnje magnetno polje.
Induktivna struja teče suprotno od kazaljke na satu kada se gleda sa strane magnetskog polja koje stvara. U ovom slučaju, struja će biti usmjerena u smjeru kazaljke na satu kada se gleda odozgo, sa strane vanjskog magnetskog polja, kao što je prikazano na (sl. (3)).
Rice. 3. Magnetski fluks se povećava
Pretpostavimo sada da se magnetsko polje koje prodire u kolo smanjuje s vremenom (slika 4). Na primjer, pomičemo magnet prema dolje iz petlje, a sjeverni pol magneta je okrenut prema petlji.
Rice. 4. Magnetski fluks se smanjuje
Magnetski tok kroz kolo se smanjuje. Induktivna struja će imati takav smjer da njen vlastiti magnetni tok podržava vanjski magnetni tok, sprječavajući njegovo smanjenje. Da biste to učinili, magnetsko polje indukcijske struje mora biti usmjereno u istom pravcu, što je vanjsko magnetsko polje.
U ovom slučaju, induktivna struja će teći suprotno od kazaljke na satu kada se gleda odozgo, sa strane oba magnetna polja.
Interakcija magneta sa kolom
Dakle, približavanje ili uklanjanje magneta dovodi do pojave indukcijske struje u krugu, čiji je smjer određen Lenzovim pravilom. Ali magnetsko polje djeluje na struju! Pojavit će se amperska sila koja djeluje na krug sa strane magnetnog polja. Kuda će ova sila biti usmjerena?
Ako želite dobro razumjeti Lenzovo pravilo i odrediti smjer Amperove sile, pokušajte sami odgovoriti na ovo pitanje. Ovo nije baš jednostavna vježba i odličan zadatak za C1 na ispitu. Razmotrite četiri moguća slučaja.
1. Približavamo magnet konturi, sjeverni pol je usmjeren na konturu.
2. Uklanjamo magnet sa konture, sjeverni pol je usmjeren na konturu.
3. Približavamo magnet konturi, južni pol je usmjeren na konturu.
4. Uklanjamo magnet iz kola, južni pol je usmjeren na kolo.
Ne zaboravite da polje magneta nije jednolično: linije polja odstupaju od sjevernog pola i konvergiraju prema jugu. Ovo je veoma bitno za određivanje rezultujuće Amperove sile. Rezultat je sljedeći.
Ako približite magnet, tada se kontura odbija od magneta. Ako uklonite magnet, strujni krug privlači magnet. Dakle, ako je krug obješen na niti, tada će uvijek odstupati u smjeru kretanja magneta, kao da ga prati. Položaj polova magneta nije bitan..
U svakom slučaju, zapamtite ovu činjenicu - odjednom se takvo pitanje pojavljuje u dijelu A1
Ovaj rezultat se također može objasniti iz sasvim općih razmatranja - uz pomoć zakona održanja energije.
Recimo da približimo magnet konturi. U krugu se pojavljuje induktivna struja. Ali da bi se stvorila struja, mora se raditi! ko to radi? Na kraju krajeva - mi, pomeramo magnet. Obavljamo pozitivan mehanički rad, koji se pretvara u pozitivan rad vanjskih sila koje nastaju u strujnom kolu i stvaraju indukcijsku struju.
Dakle, naš posao pomicanja magneta bi trebao biti pozitivno. To znači da mi, približavajući se magnetu, moramo prebroditi sila interakcije magneta sa strujnim kolom, što je, dakle, sila odbojnost.
Sada uklonite magnet. Ponovite ova razmatranja i pobrinite se da između magneta i kola nastane privlačna sila.
Faradejev zakon + Lenzovo pravilo = Uklanjanje modula
Iznad smo obećali da ćemo ukloniti modul u Faradejevom zakonu (5) . Lenzovo pravilo vam to dozvoljava. Ali prvo, moraćemo da se dogovorimo oko predznaka indukcionog EMF-a - na kraju krajeva, bez modula na desnoj strani (5), EMF vrednost može biti i pozitivna i negativna.
Prije svega, fiksira se jedan od dva moguća smjera zaobilaženja konture. Ovaj pravac je najavljen pozitivno. Suprotan smjer prelaska konture naziva se, odnosno negativan. Koji smjer ćemo uzeti kao pozitivnu zaobilaznicu nije važno - važno je samo napraviti ovaj izbor.
Magnetni tok kroz krug smatra se pozitivnim class="tex" alt="(!LANG:(\Phi > 0)"> !}, ako je magnetsko polje koje prodire u kolo usmjereno tamo, gledajući odakle se krug zaobilazi u pozitivnom smjeru suprotno od kazaljke na satu. Ako se sa kraja vektora magnetske indukcije vidi pozitivan smjer premosnice u smjeru kazaljke na satu, tada se magnetski tok smatra negativnim.
EMF indukcije se smatra pozitivnim class="tex" alt="(!LANG:(\mathcal E_i > 0)"> !} ako induktivna struja teče u pozitivnom smjeru. U ovom slučaju, smjer vanjskih sila koje nastaju u krugu kada se magnetski tok kroz njega promijeni poklapa se s pozitivnim smjerom obilaznice kruga.
Suprotno tome, indukcijska emf se smatra negativnom ako induktivna struja teče u negativnom smjeru. Sile treće strane u ovom slučaju će također djelovati duž negativnog smjera zaobilaženja konture.
Dakle, neka krug bude u magnetskom polju. Popravljamo smjer pozitivnog obilaska konture. Pretpostavimo da je magnetsko polje usmjereno tamo, gledajući odakle je napravljen pozitivni premosnik u smjeru suprotnom od kazaljke na satu. Tada je magnetni tok pozitivan: class="tex" alt="(!LANG:\Phi > 0"> .!}
Rice. 5. Magnetski fluks se povećava
Dakle, u ovom slučaju imamo . Pokazalo se da je predznak indukcijske EMF suprotan predznaku brzine promjene magnetskog fluksa. Provjerimo ovo u drugoj situaciji.
Naime, pretpostavimo sada da se magnetni fluks smanjuje. Prema Lenzovom zakonu, indukovana struja će teći u pozitivnom smjeru. To je, class="tex" alt="(!LANG:\mathcal E_i > 0"> !}(Sl. 6).
Rice. 6. Magnetski fluks se povećava class="tex" alt="(!LANG:\Rightarrow \mathcal E_i > 0"> !}
Takva je realnost opšta činjenica: s našim dogovorom o predznacima, Lenzovo pravilo uvijek dovodi do činjenice da je predznak emf indukcije suprotan predznaku brzine promjene magnetskog fluksa:
(6)
Tako je eliminisan znak modula u Faradejevom zakonu elektromagnetne indukcije.
Vrtložno električno polje
Razmotrimo nepokretno kolo koje se nalazi u naizmjeničnom magnetskom polju. Koji je mehanizam nastanka induktivne struje u kolu? Naime, koje sile izazivaju kretanje slobodnih naboja, kakva je priroda ovih stranih sila?
U pokušaju da odgovorim na ova pitanja, veliki engleski fizičar Maxwell je otkrio fundamentalno svojstvo prirode: magnetsko polje koje se mijenja u vremenu stvara električno polje. To je električno polje koje djeluje na slobodna naelektrisanja, uzrokujući indukcijsku struju.
Linije električnog polja koje se pojavljuje ispada da su zatvorene, u vezi s čime je i nazvano vrtložno električno polje. Linije vrtložnog električnog polja idu oko linija magnetskog polja i usmjerene su na sljedeći način.
Neka se magnetsko polje poveća. Ako u njemu postoji provodni krug, tada će indukcijska struja teći u skladu s Lenzovim pravilom - u smjeru kazaljke na satu, gledano s kraja vektora. To znači da je sila koja djeluje sa strane vrtložnog električnog polja na pozitivne slobodne naboje kola također usmjerena tamo; to znači da je vektor jačine vrtložnog električnog polja usmjeren upravo tamo.
Dakle, linije vrtložnog električnog polja su u ovom slučaju usmjerene u smjeru kazaljke na satu (gledamo s kraja vektora, (slika 7).
Rice. 7. Vrtložno električno polje sa povećanjem magnetnog polja
Naprotiv, ako se magnetsko polje smanji, tada su linije jačine vrtložnog električnog polja usmjerene suprotno od kazaljke na satu (slika 8).
Rice. 8. Vrtložno električno polje sa opadajućim magnetnim poljem
Sada možemo bolje razumjeti fenomen elektromagnetne indukcije. Njegova suština leži upravo u činjenici da naizmjenično magnetsko polje stvara vrtložno električno polje. Ovaj efekat ne zavisi od toga da li postoji zatvoren provodni krug u magnetskom polju ili ne; uz pomoć strujnog kola ovu pojavu otkrivamo samo promatranjem indukcijske struje.
Vrtložno električno polje se po nekim svojstvima razlikuje od električnih polja koja su nam već poznata: elektrostatičko polje i stacionarno polje naelektrisanja koje formira jednosmernu struju.
1. Linije vrtložnog polja su zatvorene, dok linije elektrostatičkog i stacionarnog polja počinju na pozitivnim i završavaju na negativnim.
2. Vrtložno polje je nepotencijalno: njegov rad da pomeri naboj duž zatvorenog kola nije jednak nuli. Inače, vrtložno polje ne bi moglo stvoriti električnu struju! Istovremeno, kao što znamo, elektrostatička i stacionarna polja su potencijalna.
dakle, Indukcijska emf u fiksnom kolu je rad vrtložnog električnog polja da pomjeri jedan pozitivan naboj oko kruga.
Neka je, na primjer, kontura prsten radijusa i probijena jednoličnim naizmjeničnim magnetskim poljem. Tada je jačina vrtložnog električnog polja ista u svim tačkama prstena. Rad sile kojom vrtložno polje djeluje na naboj jednak je:
Dakle, za indukcijsku EMF dobijamo:
EMF indukcije u pokretnom provodniku
Ako se provodnik kreće u konstantnom magnetskom polju, tada se u njemu pojavljuje i EMF indukcije. Međutim, sada uzrok nije vrtložno električno polje (ne nastaje - na kraju krajeva, magnetsko polje je konstantno), već djelovanje Lorentzove sile na slobodna naboja vodiča.
Razmotrite situaciju koja se često javlja u problemima. Paralelne tračnice nalaze se u horizontalnoj ravni, udaljenost između njih je jednaka . Šine su u vertikalnom uniformnom magnetnom polju. Tanka provodna šipka se kreće duž šina brzinom uvijek ostaje okomito na šine (sl. 9).
Rice. 9. Kretanje provodnika u magnetskom polju
Uzmimo pozitivno slobodno punjenje unutar štapa. Zbog kretanja ovog naboja zajedno sa štapom brzinom, na naboj će djelovati Lorentzova sila:
Ova sila je usmjerena duž ose štapa, kao što je prikazano na slici (uvjerite se sami - ne zaboravite pravilo kazaljke sata ili lijeve kazaljke!).
Lorentzova sila u ovom slučaju igra ulogu vanjske sile: pokreće slobodne naboje štapa. Prilikom premeštanja punjenja od tačke do tačke, naša sila treće strane će obaviti posao:
(Također smatramo da je dužina štapa jednaka.) Prema tome, indukciona emf u štapu će biti jednaka:
(7)
Dakle, štap je sličan izvoru struje s pozitivnim i negativnim terminalom. Unutar štapa, zbog djelovanja vanjske Lorentzove sile, naelektrisanja se razdvajaju: pozitivni naboji se kreću prema tački, negativni naboji se kreću prema tački.
Pretpostavimo prvo da šine ne provode struju, a onda će kretanje naelektrisanja u štapu postepeno prestati. Na kraju krajeva, kako se na kraju akumuliraju pozitivni naboji, a na kraju negativni naboji, Coulombova sila će se povećati, čime se pozitivni slobodni naboj odbija i privlači - i u nekom trenutku ova Kulonova sila će uravnotežiti Lorentzovu silu. Između krajeva štapa se uspostavlja razlika potencijala, jednak EMF indukcija (7) .
Sada pretpostavimo da su šine i kratkospojnik provodljivi. Tada će se u krugu pojaviti indukcijska struja; ići će u smjeru (od "izvor plus" do "minus" N). Pretpostavimo da je otpor štapa jednak (ovo je analog unutrašnjeg otpora izvora struje), a otpor sekcije jednak (otpor vanjskog kruga). Tada se jačina indukcijske struje može pronaći prema Ohmovom zakonu za kompletan krug:
Zanimljivo je da se izraz (7) za emf indukcije može dobiti i korištenjem Faradejevog zakona. Hajde da to uradimo.
Za to vrijeme naš štap putuje putem i zauzima poziciju (slika 9). Površina konture se povećava za površinu pravokutnika:
Magnetski tok kroz kolo se povećava. Prirast magnetskog fluksa je:
Brzina promjene magnetskog fluksa je pozitivna i jednaka je EMF-u indukcije:
Dobili smo isti rezultat kao u (7) . Smjer indukcijske struje, primjećujemo, poštuje Lenzovo pravilo. Doista, budući da struja teče u smjeru , tada je njeno magnetsko polje usmjereno suprotno od vanjskog polja i stoga sprječava povećanje magnetskog toka kroz krug.
U ovom primjeru vidimo da je u situacijama kada se provodnik kreće u magnetskom polju moguće djelovati na dva načina: ili uz uključivanje Lorentzove sile kao vanjske sile, ili uz pomoć Faradejevog zakona. Rezultati će biti isti.